Акустическая релаксация в эфирах уксусной кислоты

• Автор: Савичев, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 120 с. : ил.

1 Акустическая релаксация жидкостей, вызванная вращательной изомерией
1.1 Теоретические соотношения релаксационного процесса в молекуле жидкости
1.1.1 Распространение звуковых волн в релаксирующей жидкости
1.1.2 Определение термодинамических коэффициентов реакции
1.1.3 Определение параметров кинетики реакции
1.2 Определение параметров потенциальных барьеров вращения в молекулах ряда эфиров карбоновых кислот с помощью ультразвуковых методов
1.2.1 Конформационные переходы в эфирах муравьиной кислоты
1.2.2 Конформационные переходы в эфирах уксусной кислоты
1.2.3 Методики и средства определения релаксационных параметров исследуемых химических веществ
1.3 Постановка задачи определения релаксационных и
термодинамических параметров эфиров уксусной кислоты
Выводы по первой главе
2 Акустическая аппаратура для измерения коэффициента поглощения и скорости ультразвука в исследуемых жидкостях
2.1 Импульсный метод измерения коэффициента поглощения и скорости ультразвука в жидкости
2.2 Измерение коэффициента поглощения и скорости ультразвука в жидкости методом резонатора
2.3 Погрешность импульсного метода при измерении коэффициента поглощения ультразвука в жидкости
2.4 Зависимость собственных потерь в ультразвуковом жидкостном резонаторе от параметров исследуемой жидкости

2.5 Зависимость собственных потерь акустических
жидкостныхрезонаторов от расстояния между пьезолинзами
Выводы по второй главе
3 Определение термодинамических параметров вращения конформеров в молекулах эфиров уксусной кислоты
3.1 Новая методика обработки экспериментальных данных для релаксирующих жидкостей
3.2 Конформационные переходы в эфирах уксусной кислоты простых спиртов
3.3 Механизм акустической релаксации в некоторых эфирах уксусной кислоты сложных спиртов
3.4 Акустическая релаксация в винилацетате
Выводы по третьей главе
Заключение
Библиографический список
Приложения
Распространение волн сжатия [1, 2] в жидкости происходит адиабатически, за исключением случая очень высоких частот (выше 5 ГГц), когда длина звуковой волны имеет порядок длины свободного пробега молекулы. Избыточное давление в любой точке жидкости, находящейся под действием волны сжатия и разрежения, синусоидально колеблется вблизи статического или атмосферного давления, откуда следует, что при >1 происходит
соответствующее периодическое изменение температуры.
В настоящей работе рассматриваются релаксационные процессы, обусловленные изменениями температуры в волне, причем обращается внимание, как на теоретический анализ механизмов подобных процессов, так и на интерпретацию экспериментальных результатов на основе химических реакций. В частности, поскольку при помощи волн сжатия можно генерировать очень быстрые колебания температуры [3]. Используя эти синусоидальные колебания для нарушения, существующего молекулярного равновесия, можно исследовать характеристики очень быстрых реакций. Обнаружено, что хотя такие процессы и приводят к дисперсии скорости звука, но этот эффект относительно мал и более целесообразно концентрировать внимание на поглощении волны при прохождении ее через исследуемую жидкость, т.е. на процессе переноса энергии от волны сжатия на нагревание жидкости, и наоборот [4].
Для многих жидкостей кроме стандартных механизмов поглощения ультразвука существует вклад в поглощение, связанный с протеканием обратимых химических реакций. В областях сжатия в ультразвуковой волне возникает повышение температуры, при этом возникает реакция перехода некоторой части молекул в состояние с большей энергией, которая происходит за счет энергии движения молекул. Тем самым нарушается равновесие между позиционными изомерами, которое характеризуется некоторым временем релаксации. Это приводит к уменьшению звукового давления и дополнительному поглощению ультразвука. В областях разряжения, наоборот, возникает
но находиться между величиной периода высокочастотного сигнала и величиной г. С детектора огибающая сигнала поступает на компараторы 10, 11 и через эмиттерный повторитель на контрольный осциллограф 12, где наблюдается ее форма. Компараторы выполнены на базе прецизионных микросхем. Далее импульсы, фронты которых смещены на время г, с компараторов поступают на входы блока измерения временных интервалов частотомера 14, который и измеряет величину г. Частотомер 15 служит для измерения частоты резонансных пиков.
Проведенные исследования коэффициента поглощения ультразвука в эталонных жидкостях показали надежность, точность и простоту измерений с помощью описанной методики.
2.3 Погрешность импульсного метода при измерении коэффициента поглощения ультразвука в жидкости
Непосредственно измеренные значения коэффициента поглощения в жидкости при помощи описанных импульсного и резонаторного методов не могут быть приняты за истинные значения [84]. Для импульсного метода эта ошибка связана с дифракцией [85, 86, 87] в низкочастотной области рабочего диапазона частот [88-92]. Поэтому перед исследованием жидкости проводятся измерения в эталонной жидкости, чтобы вычислить поправки, и получать истинные значения коэффициента поглощения.
На рисунке 2.6 представлены измерения коэффициента поглощения импульсным методом в гексане и воде, которые в данном диапазоне являются нерелаксирующими и могут использоваться как эталонные. Измерения в гексане (верхний график) проводились с использованием пьезопластин с резонансной частотой 7 МГц, а в воде (нижний график) - с пьезопластинами с резонансной частотой 5,5 МГц.